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2022届新教材高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率和化学平衡 第三讲 化学平衡常数及反应进行的方向课时跟踪练(含解析).doc

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资源描述

1、课时跟踪练 23 一、选择题 1一定条件下,下列反应不可能自发进行的是()A2O3(g)=3O2(g)H0 CN2(g)3H2(g)2NH3(g)H0 解析:反应自发进行的判断依据是 HTS0,反应非自发进行,据此判断。A 项,H0,可满足 HTS0,S0,温度较高时即可满足 HTS0,反应能自发进行,不符合题意;C 项,H0,S0,温度较低时即可满足 HTS0,S0,不能自发进行,符合题意。答案:D 2下列说法不正确的是()ANa 与 H2O 的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行 B氨气和氯化氢反应生成氯化铵晶体是熵减的反应 C吸热反应一定是非自发进行的 DMg(OH)2 固体在溶液中存

2、在平衡:Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq),该固体可溶于NH4Cl 溶液 解析:化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。答案:C 3(2020上海市松江区第一次模拟)N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H0。一定温度时,向密闭容器中通入 N2O5,部分实验数据见下表。下列说法错误的是()时间/s 0 500 1 000 1 500 c(N2O5)/(molL1)0.50 0.35 0.25 0.25 A500 s 时 O2的浓度为 0.075 molL1 B平衡后,升高温度,正反应速率先增大后减小 C平衡后,要使平衡常数增大

3、,改变的条件是升高温度 D1 000 s 时将容器的体积缩小一半,重新达到平衡时 0.25 molL1c(N2O5)0.50 molL1 解析:根据表格信息,在500 s时,c(N2O5)变化量为0.50 molL10.35 molL10.15 molL1,则 O2的浓度为 0.075 molL1,选项 A 正确;该反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,所以正反应速率先增大后减小,选项 B 正确;该反应是吸热反应,升高温度,K增大,选项 C 正确;1 000 s 时反应达到平衡,平衡时 c(N2O5)0.25 molL1,其他条件不变,将容器的体积缩小一半,若平衡不移动,此时 N2O

4、5的浓度为 0.5 molL1,由于体积减小,压强增大,平衡向逆反应方向移动,则达到新平衡时,c(N2O5)0.5 molL1,选项 D 错误。答案:D 4放热反应:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在温度 t1时达到平衡,平衡时 c1(CO)c1(H2O)1.0 molL1,其平衡常数为 K1。升高反应体系的温度至 t2时,反应物的平衡浓度分别为 c2(CO)和 c2(H2O),平衡常数为 K2,则()AK1和 K2的单位均为 molL1 BK1c2(CO)解析:由化学平衡:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g),则平衡常数表达式 Kc(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O

5、),所以K的单位为1,不是molL1,故 A 项错误;升高反应体系的温度至 t2时,正向反应是放热反应,所以温度升高,平衡向吸热反应方向进行,即平衡逆向进行,K2c1(CO),故 D 项错误。答案:C 5(2020河北石家庄二中月考)在体积均为 1.0 L 的两恒容密闭容器中加入足量的相同的炭粉,再分别加入 0.1 mol CO2 和 0.2 mol CO2,在不同温度下反应:CO2(g)C(s)2CO(g)达到平衡,平衡时 CO2 的物质的量浓度 c(CO2)随温度的变化如图所示(图中、点均处于曲线上)。下列说法正确的是()A反应:CO2(g)C(s)2CO(g)的 S0、H0 B体系的总压

6、强 p 总:p 总(状态)2p 总(状态)C体系中 c(CO):c(CO,状态)2c(CO,状态)D逆反应速率:v 逆(状态)v 逆(状态)解析:由气体的化学计量数增大可知 S0,又因图中温度高,平衡时 c(CO2)小,则升高温度,平衡向正反应方向移动,可知H0,故 A 项错误;分别加入 0.1 mol CO2和 0.2 mol CO2,点所在曲线为加入 0.1 mol CO2,点所在曲线为加入 0.2 mol CO2,若平衡不移动,体系的总压强为 p 总(状态)2p 总(状态),但加压使 CO2(g)C(s)2CO(g)的平衡向逆反应方向移动,故体系的总压强为 p 总(状态)2p 总(状态)

7、,故 B 项错误;状态、状态的温度相同,状态看作先加入 0.1 mol CO2,与状态平衡时 CO 的浓度相同,再加入 0.1 mol CO2,若平衡不移动,状态 CO 的浓度等于 2 倍,但再充入 CO2,相当增大压强,平衡向逆反应方向移动,消耗 CO,则 c(CO,状态)2c(CO,状态),故 C 项正确;状态、状态的温度不同,温度高,反应速率大,则逆反应速率为 v 逆(状态)v 逆(状态),故 D 项错误。答案:C 6羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将 CO 和 H2S 混合加热并达到下列平衡:CO(g)H2S(g)COS(g)H

8、2(g)K1。反应前 CO 物质的量为 1 mol,平衡后 CO 物质的量为 0.8 mol。下列说法正确的是()A羰基硫的结构式为 OCS B通入 CO 后,正反应速率逐渐增大 C再加入 0.1 mol H2S 和 0.1 mol H2,平衡不移动 D反应前 H2S 物质的量为 0.25 mol 解析:羰基硫的结构式为 O=C=S,故 A 项错;通入 CO 后,正反应速率迅速增大,故B 项错;再加入 0.1 mol H2S 和 0.1 mol H2,设反应平衡时 H2S 物质的量为 x,恒容密闭容器的体积为 V(L),则 CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)起始浓度/(molL)1V

9、 0.2V xV 0 0 变化浓度/(molL)0.2V 0.2V 0.2V 0.2V 平衡浓度/(molL)0.8V xV 0.2V 0.2V 根据 Kc(COS)c(H2)c(CO)c(H2S)0.2V 0.2V0.8V xV1,解得 x0.05 mol。再加入 0.1 mol H2S 和0.1 mol H2时,各物质的物质的量浓度变为 CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)0.8V 0.15V 0.2V 0.3V 此状态的浓度商 Qc(COS)c(H2)c(CO)c(H2S),代入数据解得 Q0.5 1,平衡向正反应方向移动,故 C 项错;根据选项 C 的分析可知,反应前 H2S

10、的物质的量为 0.25 mol,故 D 项正确。答案:D 7(2020河北石家庄二中期末考试)下列三个化学反应的平衡常数(K1、K2、K3)与温度的关系分别如下表所示。则下列说法正确的是()化学反应 平衡常数 温度 973 K 1 173 K Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)H1 K1 1.47 2.15 Fe(s)H2O(g)FeO(s)H2(g)H2 K2 2.38 1.67 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H3 K3?AH10,H20 B反应、的反应热满足关系:H2H1H3 C反应、的平衡常数满足关系:K1K2K3 D要使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动

11、,可采取升温措施 解析:反应温度升高,K 增大,则反应为吸热反应,H10,反应温度升高,K 减小,则反应为放热反应,H20,故 A 项错误;根据盖斯定律可得,反应:,则有 H2H1H3,故 B 项正确;K1c(CO)c(CO2),K2 c(H2)c(H2O),K3c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O),则有 K2K1K3,故 C 项错误;根据 K2K1K3,可知反应在 973 K 时的 K(1.62)比在 1 173K时的 K(0.78)大,即温度升高,K 减小,则反应为放热反应,所以要使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取降温措施,故 D 项错误。答案:B 8在 25 时

12、,密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表。下列说法错误的是()物质 X Y Z 初始浓度/(molL1)0.1 0.2 0 平衡浓度/(molL1)0.05 0.05 0.1 A反应达到平衡时,X 的转化率为 50%B反应可表示为 X3Y2Z,其平衡常数的值为 1 600 C增大压强使平衡向生成 Z 的方向移动,平衡常数增大 D改变温度可以改变此反应的平衡常数 解析:反应达到平衡状态时,X 的转化率(0.10.05)molL10.1 molL1100%50%,故 A 项正确;根据表中数据知,反应达到平衡状态时 c(X)(0.10.05)molL10.05 molL1、c(Y

13、)(0.20.05)molL10.15 molL1、c(Z)(0.10)molL10.1 molL1,同一反应中同一段时间内各物质浓度变化量之比等于其计量数之比,所以 X、Y、Z 的计量数之比0.05 molL10.15 molL10.1 molL1132,故其方程式为 X3Y2Z,化学平衡常数 Kc2(Z)c(X)c3(Y)0.120.050.0531 600,故 B 项正确;该反应前后气体体积减小,增大压强,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,故 C 项错误;平衡常数只受温度的影响,温度改变时,化学平衡常数一定变化,故 D项正确。答案:C 二、非选择

14、题 9(2020河南驻马店模拟节选)煤燃烧产生的烟气中含有 SO2和 NOx,用 NaOH、NaClO、Ca(ClO)2等溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。请回答下列问题:(1)下列关于吸收 SO2过程发生的有关反应,用下列方程式表示:SO2(g)2OH(aq)=SO23(aq)H2O(l)k1;ClO(aq)SO23(aq)=SO24(aq)Cl(aq)k2;CaSO4(s)=Ca2(aq)SO24(aq)k3。k1、k2、k3分别表示反应、的化学平衡常数,则反应:SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的化学平衡常数 K_(用

15、k1、k2、k3表示)。(2)SO2 的水溶液中存在歧化反应:3SO22H2O2H2SO4S,I可作为该反应的催化剂,催化过程如下:a:SO24I4H=S2I22H2O;b:I22H2OSO2=SO24 2I4H。欲探究反应 a 和 b 的反应速率与歧化反应的速率的关系,设计实验如下:将 18 mL SO2的水溶液分别加入 2 mL 下列试剂中,密闭放置,观察现象。(已知 I2易溶于 KI 溶液,溶液呈棕褐色)编号 试剂 0.4 molL1 KI 0.4 molL1 KI、0002 mol I2 实验现象 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 溶液由棕褐色很快褪色为无色,然后变为黄色,出现浑浊,较快

16、由实验现象可得出反应 a 与反应 b 的速率:v(a)_v(b)(填“”“”或“”);测得反应:3SO22H2O2H2SO4S在实验中,部分物质的物质的量的变化如图所示(设混合溶液的体积为两溶液的体积之和),则 N 表示_(填物质的名称)的变化曲线。该反应在实验条件下进行,15 min 时达到化学平衡状态,用 SO2表示该反应前 15 min内的平均反应速率为_molL1min1;下列叙述能说明反应:3SO2(aq)2H2O(l)=2H2SO4(aq)S(s)已达到平衡状态的是_(填字母)。A生成 1.5 mol SO2的同时消耗 1 mol H2SO4 B反应过程中,溶液中的分子总数不再变化

17、 C恒温恒容时,混合溶液中硫酸的密度保持不变 D绝热恒容时,反应的化学平衡常数不再变化 解析:(1)根据盖斯定律,反应:可得 SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)Kc(Cl)c(SO2)c(Ca2)c(ClO)c2(OH),k1c(SO23)c(SO2)c2(OH),k2c(Cl)c(SO24)c(SO23)c(ClO),k3c(Ca2)c(SO24),Kk1k2k3。(2)由实验现象可知,同时加入 KI 和碘单质时出现浑浊的速度比只加入 KI 要快,故 v(a)v(b);由题图可知,N 的物质的量增大,则 N 是生成物,15 min

18、 共生成 0.003 mol N,同时消耗 0.015 mol0.006 mol0.009 mol M,可以推知反应速率 v(M)3v(N),由方程式:3SO22H2O2H2SO4S可知,M 为 SO2,N 为硫;用 SO2表示该反应前 15 min 内的平均反应速率为 v(SO2)n(SO2)Vt0.009 mol0.02 L15 min0.03 molL1min1;生成 1.5 mol SO2的同时消耗 1 mol H2SO4 描述的都是逆反应的速率,不能说明反应达到平衡,A 项错误;3SO2(aq)2H2O(l)2H2SO4(aq)S(s)可以看成是分子数减小的反应,当溶液中的分子总数不

19、再变化时,说明反应到达平衡,B 项正确;恒温恒容时,混合溶液中硫酸的密度保持不变说明硫酸的物质的量不变,说明反应到达平衡,C 项正确;温度不变,化学平衡常数不变,所以反应的化学平衡常数不再变化时,说明反应放热和吸热相等,说明反应到达平衡,D 项正确;答案选 BCD。答案:(1)k1k2k3 (2)硫 0.03 BCD 10(2020深圳第二次调研)以 CH4、CO2为原料合成乙酸,是综合开发温室气体资源的新方向。.CH4CO2催化重整间接制乙酸。CH4CO2催化重整制合成气,再利用合成气制乙酸,涉及的反应如下:反应:CH4(g)CO2(g)2H2(g)2CO(g)H1 反应:2H2(g)CO(

20、g)CH3OH(g)H290.9 kJmol1 反应:CH3OH(g)CO(g)CH3COOH(g)H3118.2 kJmol1(1)已知:CH4(g)CO2(g)CH3COOH(g)H37.9 kJmol1,则“反应”的 H1_。(2)“反应”的化学反应速率 vkpm(CH4)pn(CO2),k 为速率常数。1 123 K 和 1 173 K 时,分别保持 p(CO2)或 p(CH4)不变,测得速率 v 与 p(CH4)、p(CO2)的关系如图 1、图 2所示:由图 1、图 2 可知,下列叙述正确的是_(填字母);A当 10 kPap(CH4)25 kPa 时,m1 B其他条件不变,增大 p

21、(CO2),速率 v 不一定增大 Ca、b、c 三点速率常数的大小关系为:kakbkc 若初始时按 n(CH4)n(CO2)11 进气,且 kb1.3 102 molg1s1kPa2,则 b 点的化学反应速率 v_molg1s1。(3)向盛有催化剂的刚性容器中通入等物质的量的 CH4(g)和 CO2(g),发生“反应”。在923 K 和 1 173 K 时,CH4(g)的转化率()与时间(t)的关系如图 3 所示。923 K 时,CH4(g)的平衡转化率 _,若平衡时体系的总压强为 p0,平衡常数K923 K_(用含 p0的代数式表示)。.CH4CO2两步法制乙酸。(4)反应:CH4(g)CO

22、2(g)CH3COOH(g)不能自发进行。将该反应拆分成两个连续的步骤进行(如图 4),可在较温和的条件下实现上述转化,具体过程:第二步反应的化学方程式为_ _ _;为增大 CH3COOH 的平衡产率,从温度角度考虑,第一步反应在高温下进行,第二步反应 在 _ 进 行;从H2浓 度 的 角 度 考 虑,应 采 取 的 措 施 是_ _ _。解 析:.(1)根 据 盖 斯 定 律,反 应:可 得 总 反 应:CH4(g)CO2(g)CH3COOH(g)H37.9 kJmol1,则 H1H2H3H,故 H1HH2H337.9 kJmol1(90.9 kJmol1)(118.2 kJmol1)247

23、.0 kJmol1。(2)当 10 kPap(CH4)25 kPa 时,由题图 1 速率随甲烷的分压变化图可知,图象为一条直线,故斜率为 1,则 m1,故 A 项正确;由题图 2 速率随二氧化碳的分压变化图可知,其他条件不变,增大 p(CO2),在 p(CO2)的值为 25 kPa 时,速率不再发生变化,故速率 v 不一定增大,故 B 项正确;由题图 1 可知,vavbvc,a 和 b 的 p(CH4)相等,根据公式:vkpm(CH4)pn(CO2),由 vavb可知,kakb,三个点中 c 点 p(CH4)值最小,故无法得出 c 点速率常数最小关系,故 C 项错误;答案选 AB;若初始时按

24、n(CH4)n(CO2)11 进气,则 b 点的化学反应速率 vkpm(CH4)pn(CO2),已知:kb1.3102 molg1s1kPa2,CH4(g)CO2(g)2H2(g)2CO(g),由题图 1 可知,当 10 kPap(CH4)25 kPa时,m1,n1,vb kb20 kPa20 kPa1.3102 molg1s1kPa2400 kPa2 5.2 molg1s1。(3)反应:CH4(g)CO2(g)2H2(g)2CO(g)H247.0 kJmol1,正反应吸热,升高温度,反应向正反应方向移动,CH4(g)的转化率增大,则平衡时 CH4(g)的转化率为 98%的曲线为温度 1 17

25、3 K 时的平衡曲线,60%的曲线为温度 923 K 时的平衡曲线,由曲线可知,923 K 时,CH4(g)的平衡转化率 60%,若平衡时体系的总压强为p0,设 CH4和 CO2的初始投入物质的量为 1 mol,923 K 平衡时,CH4(g)的平衡转化率60%,列“三段式”:CH4(g)CO2(g)2H2(g)2CO(g)起始量/mol 1 1 0 0 变化量/mol 0.6 0.6 1.2 1.2 平衡量/mol 0.4 0.4 1.2 1.2 则平衡常数 K923 Kp2(H2)p2(CO)p(CO2)p(CH4)p01.23.22p01.23.22p00.43.2 p00.43.281

26、64p20或 1.265 625p20。.(4)根据题图 4,第二步反应的化学方程式为 CO2Co3C2H2CH3COOH3Co;根据题图 4 可知,第二步反应为放热反应,从温度角度考虑,为了增大 CH3COOH 的平衡产率,要使反应正向移动(放热的方向),应降低温度,所以第二步反应在低温下进行;从 H2 浓度的角度考虑,第一步反应中氢气为生成物,要使平衡向正反应方向进行,则应该减小氢气的浓度(或压强),对于第二步反应,氢气为反应物,可增大氢气的浓度(或压强),促使平衡向正反应方向移动,使 CH3COOH 的平衡产率增大。答案:.(1)247.0 kJmol1(2)AB 5.2(3)60%81

27、64p20(或 1.265 625p20).(4)CO2Co3C2H2CH3COOH3Co 低温 第一步中减小氢气的浓度(或压强),第二步中增大氢气的浓度(或压强)11(2020佛山第二次模拟)CoS2 催化 CO 烟气脱硫具有广阔的工业化前景。回答下列问题:(1)已知:CoS2(s)CO(g)CoS(s)COS(g)H1;2COS(g)SO2(g)3S(s)2CO2(g)H2;S(s)CoS(S)CoS2(s)H3。则 2CO(g)SO2(g)催化剂2CO2(g)S(s)H4_(用含 H1、H2、H3的代数式表示)。(2)在恒温、恒压的容器中模拟回收硫,加入 SO2起始量均为 1 mol,测

28、得 CO2的平衡体积分数随 CO 和 SO2的投料比变化如图 1:当投料比为 2 时,t min 时测得 SO2转化率为 50%,则用 S 的生成速率表示的反应速率v_gmin1;当投料比为 3 时,CO2的平衡体积分数对应的点是_。(3)向体积均为 1 L 的恒温、恒容密闭容器通入 2 mol CO 和 1 mol SO2。反应体系总压强随时间的变化如图 2:相对于曲线,曲线改变的外界条件是_;SO2的平衡转化率为_,平衡常数 Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算,不考虑有关量的单位)。解析:(1)根据盖斯定律可知,反应:22可得:2CO(g)SO2(g)催化剂2CO2(g)S(s)H42H1

29、H22H3。(2)当投料比为 2 时,t min 时测得 SO2转化率为 50%,则有 2CO(g)SO2(g)催化剂2CO2(g)S(s)起始量/mol 2 1 0 0 变化量/mol 1 0.5 1 0.5 平衡量/mol 1 0.5 1 0.5 S 的生成速率 v生成S的质量t0.5 mol32 gmol1t16t gmin1;当投料比为 3 时,相当于在投料比为 2 达到平衡时再充入 1 mol 的 CO,平衡向正反应方向移动,根据勒夏特列原理可知达到平衡时,CO2的体积分数小于投料比为 2 达到平衡时 CO2的体积分数,故对应的点是 C。(3)由图象可知,曲线、达到平衡时压强不变,则

30、平衡不移动,但曲线达到平衡的时间变短,则曲线使用(或使用更高效)催化剂;恒温、恒容密闭容器中气体的压强与物质的量成正比,设反应消耗 SO2物质的量为 x mol,则有 2CO(g)SO2(g)催化剂2CO2(g)S(s)起始值/mol 2 1 0 0 变化值/mol 2x x 2x x 平衡值/mol 22x 1x 2x x 3 mol(3x)mol160 kPa120 kPa则x0.75,SO2的平衡转化率为0.75 mol1 mol 100%75%,则平衡时n(CO)0.5 mol,n(SO2)0.25 mol,n(CO2)1.5 mol,则平衡常数 Kpp2(CO2)p2(CO)p(SO

31、2)1.52.2512020.52.2512020.252.251200.675。答案:(1)2H1H22H3(2)16t C(3)使用(或使用更高效)催化剂 75%0.675 12(2020广东化州第一中学月考)(1)将不同量的 CO(g)和 H2O(g)分别通入体积为 2 L的恒容密闭容器内,进行反应:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。得到如下两组数据:实验组 温度/起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需要的时间/min H2O CO H2 CO 1 650 2 4 1.6 2.4 5 2 900 1 2 0.4 1.6 3 实验 1 中以 v(CO2)表示的反应速率为_

32、。该反应为_(填“吸”或“放”)热反应。(2)在一容积为 2 L 的密闭容器内加入 2 mol 的 CO 和 6 mol 的 H2,在一定条件下发生如下反应:CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0。该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示:由图可知反应在 t1、t3、t7时都达到平衡,而在 t2、t8时都改变了条件,试从以下措施中选出适宜的改变条件:t2_,t8_;(此处两空均填下列选项字母)a增加 CO 的物质的量 b加催化剂 c升高温度 d压缩容器体积 e将 CH3OH 气体液化 f充入氦气 若 t4时降压,t5时达到平衡,t6时为增大反应物的浓度,请在图中画出 t4t6时逆反应速率与时

33、间的关系曲线。解析:(1)由表中数据可知,CO 的物质的量变化量为 4 mol2.4 mol1.6 mol,v(CO)nVt1.6 mol2 L5 min 0.16 molL1min1,速率之比等于化学计量数之比,故 v(CO2)v(CO)0.16 molL1min1。由表中数据可知,实验 1 中 CO 的物质的量变化量为 4 mol2.4 mol1.6 mol,实验 1 中 CO 的转化率为1.6 mol4 mol 100%40%,实验 2 中 CO 的物质的量变化量为 2 mol1.6 mol0.4 mol,实验 2 中 CO 的转化率为0.4 mol2 mol 100%20%,则实验 1 的转化率大于实验 2,则说明温度升高,平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应。(2)根据题图可知,t2速率增大,平衡向逆反应方向移动,根据反应特点,改变的条件为升高温度,答案选 c;t8时反应速率增大,但平衡未移动,故使用了催化剂,答案选 b;t4时降压,速率减小,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,反应速率增大,故 t4t6时逆反应速率与时间的关系曲线如图。答案:(1)0.16 molL1min1 放(2)c b 见解析

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